(57)【要約】      （修正有）【課題】一方の電極として板状電極を用い、この板状電極上にのせた被溶接板の所定位置に機械要素部品をプロジェクション溶接により取付ける方法を提案する。【解決手段】軸心にめねじが切られボルトやねじに締結にされるナット本体１０の外周に、少なくとも１つのフランジ部２０を一体に設け、このフランジ部２０の裏面に少なくとも３つの突起部３０を分散して設け、好ましくは、このフランジ部２０の裏面に設けられた各突起部３０を一部に平坦面を有するブロック体から構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心にめねじが切られボルトやねじに締結にされるナット本体の外周に、少なくとも１つのフランジ部を一体に設け、このフランジ部の裏面に少なくとも３つの突起部を分散して設けることを特徴とする溶接ナット。
【請求項２】
前記フランジ部の裏面に設けられた各突起部を一部に平坦面を有するブロック体から構成することを特徴とする請求項１記載の溶接ナット。
【請求項３】
前記フランジ部の表面を外周に向って下向きに傾斜する傾斜面として形成することを特徴とする請求項１記載の溶接ナット。
【請求項４】
前記ナット本体の底面に前記ナット本体と共通の軸心をもつ案内ガイドを一体に設けて成ることを特徴とする請求項１記載の溶接ナット。
【請求項５】
前記案内ガイドを前記フランジ部の裏面に設けた各突起部の前記平坦面より長く突出することを特徴とする請求項１、２および４記載の溶接ナット。
【請求項６】
前記案内ガイドを円環状に構成することを特徴とする請求項４又は５記載の溶接ナット。
【請求項７】
前記案内ガイドと前記フランジ部の裏面に設けた各突起部との間に環状凹部を形成して成ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の溶接ナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接ナットに係り、詳しくは、プロジェクション溶接によって鋼板などの上に溶接する際使用する溶接ナットであって、そのねじ部などの加熱を最小限にとどめ溶接でき、溶接に関与するプロジェクション部（又は突起部）をナット軸心に向って押し込んで溶接できる溶接ナットに係る。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接のうちでプロジェクション溶接は本質的にはスポット溶接と同様に局部に大電流を集中的に流しご石状の溶融部（ナゲット）を形成して溶接する溶接法である。これをスポット溶接では電極の形状によって達成するのに対し、プロジェクション溶接は溶接すべき溶接材の形状により電流や加圧力の集中をはかるもので、被溶接材の一部にプロジェクション（突起）を設けて達成する点で異なっている。
【０００３】
このため、プロジェクション溶接では、溶接すべき被溶接材には、その性能や構造を損なわずに電流および加圧力の集中をはかり発熱効率の高い抵抗溶接を行なうことのできる構造が望まれている。それにもかかわらず、プロジェクション溶接によって接合されるべき形状のナット、例えば、溶接ナットが望まれているが、このような形状に改善した溶接ナットはほとんど提案されていない。
【０００４】
すなわち、プロジェクション溶接は一般に溶接しようとする２つの被溶接材の間の熱容量差が大きい場合に用いられる。例えばナットと鋼板との溶接の場合には、鋼板に較べて熱容量の大きいナットの方にプロジェクション（又は突起部）を設けて鋼板との間でヒ−トバランスを調整して溶接する。このヒ−トバランスを行なうのには、ヒ−トバランスがナットに設けるプロジェクションの形状を左右され、究極にはこれによってプロジェクション溶接の良否を左右することになる。プロジェクションの形状の使い方によっては肉厚のナットを薄い鋼板にも良好に溶接でき、この面からして、ネジ、ボルト、ナットなども鋼板などに溶接できる。しかしながら、このように溶接する場合でも、溶接は一対の電極の間にボルトをはさんで加圧通電して行なわれる。このため、溶接時の継手強度を高めるにはどうしてもある程度の電流をナットのねじ部などに流す必要がある。このため、ナット本体を通じてある程度の電流を流すと、ナット本体そのものが赤熱化し、ねじ面にスパッタが付着することもあって、溶接したナットの締機能が損なわれることが多い。さらに、提案されている溶接ナットは単なる突起を外側に向けて突出するものであって溶接時の加圧力によりプロジェクションが外側に広がって残ることが多く、製品外観だけをみても好ましくない。
【０００５】
このように溶接ナットでは予め形成するプロジェクションの形状や構造がきわめて重要である。それにも拘らず、プロジェクション溶接に関して提案されている技術はほとんど溶接法や溶接装置であって、ナットに付加して形成されるプロジェクションの改善を目的としたものは提案されていない。
【０００６】
例えば、特開２００４−２０２５７０号公報や特開２００４−２６８１３３号公報などを参照するまでもなく、最近提案されているプロジェクション溶接に関する技術は、ほとんどが溶接する際の溶接ナットの位置決め技術やその供給技術である。要するに、実例に即してプロジェクションの形状や構造を改善したものは見当らない。
【０００７】
まず、後者の特開２００４−２６８１３３号公報に記載される電気抵抗溶接装置は、少なくとも、溶接すべき被溶接材、例えば鋼板部品が基部材という、支持材又支持台によって支持され、この被溶接材の鋼板の裏面には固定電極が密着して通電されている。この固定電極に対応して、上下に昇降する可動電極が設けられている。この可動電極には被溶接材の鋼板部品、例えば溶接ナットが保持されるようになっている溶接機である。この可動電極は可搬式の可動電極ユニットとして構成され、この可動電極ユニットはその挿入部が基部材と一体にした構成した受入れ部に受け入れられるように構成されている。したがって、基部材に支持される固定電極（つまり、下部電極）の上に鋼板などがのせられてその上に可動電極（つまり、上部電極）で磁石（マグネット）で保持されるナットなどが供給されてプロジェクション溶接される型式の溶接機である。このため、鋼板などは基部材によって位置決めされるのに対し、この基部材に固定される受入れ部に支配されて上部の可動電極が移動するため、受入れ部の配置位置を選定することによって上部の可動電極でマグネットにより保持されたナットなどの溶接位置が設定されるように構成されている。
【０００８】
これに対し、前者の特開２００４−２０２５７０号公報に記載されるのは、後者の溶接機における上部の可動電極の構造に関するものである。電極の供給ロッドの先端において突起を介して溶接ナットを保持する一方、この溶接ナットを供給ロッドの先端部において磁石など磁力で吸引保持をし、突片の溶接ナットに対する位置を設定し、この位置設定した位置のまま斜め下向きまたはほぼ水平方向に供給ロッドを前進させ、下部の固定電極のガイドピンが溶接ナットのねじ孔の中にわずかに入るような状態で溶接ナットを供給するものである。
【０００９】
このように従来例に例示されるものには溶接ナットの形状構造を改善したものはほとんどみられず、例示されるのは図４、図５にみられるナット１である。すなわち、ナット１の外周下端から斜め下向きにプロジェクション５を突出させ、このようにプロジェクション５を構成したナットである。なお、図３、図４において符号２がねじ山、３が位置決めガイド、４がマグネット、５がプロジェクション、６が供給ロッドである。
【００１０】
しかしながら、このナットはナット１そのものに通電する電流を単にプロジェクション５に集中させるものに過ぎない。なかでも、ナット１が肉厚である場合には、どうしてもその電流によりナットのねじ山２は相当痛められ、スパッタが付着して好ましくない。
【００１１】
また、このナット１を上下からはさんで加圧する場合、ナット１下端から斜め下向きに突出するプロジェクション５には相当の荷重がかかり、その加圧力によりプロジェクション５が外周に向かって広がって残り、好ましくない。とくに、溶接初期に大きな電流電圧と加圧力がかかるため、これによってプロジェクション５が座くつ破壊したり、根本から折れたりして破損することが多い。
【００１２】
これらのところから、プロジェクション溶接においてはナットそのものの形状構造を改善し、溶接時にはなるべくナット本体に電流を流すことなく、プロジェクション５に電流を流して集中させ溶接することが必要である。とくに、プロジェクション５の形成により溶接初期に先行するプロジェクション５のみの局部的溶融のため、その溶融部分の体積が膨脹し、それによってナット１と対応する鋼板８との間が浮き上ったり、溶着しない部分が局部的に発生し、望ましくない。
【特許文献１】特開２００４−２０２５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２６８１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記諸点の改善をはかることを目的とし、具体的には、上からの上下部電極による加圧通電時にプロジェクション部のみに通電して溶接できる形状であるとともに、溶接時に相手方の鋼板などに適格迅速に位置決めできる形状の溶接ナットを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
まず、本発明は、軸心にめねじが切られボルトやねじに締結にされるナット本体の外周に、少なくとも１つのフランジ部を一体に設け、このフランジ部の裏面に少なくとも３つの突起部を分散して設けることを特徴とする。
【００１５】
また、フランジ部の裏面に設けられた各突起部を一部に平坦面を有するブロック体から構成することを特徴とする。
【００１６】
また、フランジ部の表面を外周に向って下向きに傾斜する傾斜面として形成することを特徴とする。
【００１７】
また、ナット本体の底面にナット本体と共通の軸心をもつ案内ガイドを一体に設けて成ることを特徴とする。
【００１８】
また、案内ガイドをフランジ部の裏面に設けた各突起部の平坦面より長く突出することを特徴とする。
【００１９】
また、案内ガイドを円環状に構成することを特徴とする。
【００２０】
また、案内ガイドとフランジ部の裏面に設けた各突起部との間に環状凹部を形成して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る溶接ボルトはこのような構成から成ることから、溶接時にナット本体に電流をほとんど流すことなく突起部を加圧通電でき、ナット本体の性能を損なうことなくプロジェクション溶接できる。
【００２２】
また、溶接時にスパッタが発生してもナット本体のねじ面に付着することなく、溶接時の加圧力によりフランジ部が圧さくされ、とくに、フランジ部が外周に広がることもなく、溶接面の跡もほとんど残すことなく溶接できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
そこで、本発明について図示の実施例によってさらに詳しく説明すると、つぎのとおりである。
【００２４】
なお、図１は本発明の一つの実施例に係る溶接ナットの平面図である。
【００２５】
図２は図１の矢視Ａ−Ａ線上の断面図である。
【００２６】
図３は図１および図２に示す溶接ナットを鋼板などのプレ−ト上に溶接する際の説明図である。
【００２７】
図４は従来例の一つの溶接ナットの説明図である。
【００２８】
図５は従来例の他の一つの溶接ナットの説明図である。
【００２９】
まず、図１、図２および図３において符号１００は本発明の一つの実施例に係る溶接ナットを一般的に示し、この溶接ナット１００はナット本体１０、フランジ部２０、プロジェクション（又は突起部３０）から成っている。ナット本体１０は通常の締結素子として用いられるナットを示し、その内面には軸心と平行にめねじ１１が切られ、このめねじ１１にボルトやねじの外周に切られたおねじが螺合され、締付けられて締結にされている。
【００３０】
ナット本体１０の外周に、少なくとも１つのフランジ部２０が一体に設けられている。この一体に設ける場合には、フランジ部２０を別に製作しておき、それを溶接その他の手段で取付けることもできるが、通常のように、冷間鍛造などにより金型を介して一体に成形できる。
【００３１】
また、フランジ部２０外周全体をおおうように環状に構成することもできるが、各所に分散させて少なくとも１つ又は２つ以上設けることができる。また、フランジ部２０の裏面には少なくとも１つの突起部３０をプロジェクションとして設け、このようにプロジェクションも設けることによってそこに加圧通電を集中させてプロジェクション溶接する。
【００３２】
一般的にいって、先にのべたとおり、プロジェクション溶接は本来熱容量の異なる２つの被溶接材、例えばナットと鋼板を互いにヒ−トバランスさせて接合する技術である。この面からいうと、電流の集中する突起部３０の数やその分散度合は相手方の鋼板４０の板厚、熱的性質により決まる。とくに、鋼板４０に代って熱伝導性にすぐれるアルミニウム材を用いるときには十分に配慮する必要がある。
【００３３】
また、得られる溶接継手の強度の面からいうと、突起部３０は分散させる必要がある。また、電力集中の面からいうと、フランジ部２０をなるべく分散させて構成し、各フランジ部２０にそれぞれ個別的に突起部３０を設けることができる。その反面、フランジ部２０を分散して構成すると、溶接時の加圧力をバランスさせ調和させることがむずかしい。
【００３４】
このようなところから、図１および図２に示すとおり、フランジ部２０を一体に構成し、その裏面に少なくとも２つ、通常３つ又はそれ以上分散させて突起部３０を一体に成型し、さらにフランジ部２０の表面には下向きに傾斜するフランジ傾斜面２１を構成する。このように傾斜面２１を構成すると、図３で矢印方向から下向きの加圧力が作用したときに、その分力としてフランジ部２０が軸心方向に指向するように加圧され、ナット本体１０は鋼板４０に強固に溶接できる。
【００３５】
なお、突起部３０の形状は電力集中が達成できればいずれの形状にも構成できるが、本発明では単に電力の集中のみにとどまらないで、溶接時にかける下向きの加圧力を平均してうける必要もあり、この面から図１で点線で示すように三角台状に構成するのが好ましい。
【００３６】
このため、プロジェクション溶接の初期において突起部３０が局部的に電流の集中により昇温加熱され、溶接部に局部的に起こる体積の増大によって所謂浮上り現象が起っても直ちに除去できる。すなわち、フランジ傾斜面２１は所定の勾配（例えば、２０〜３５°）をもっている。このため、直下の加圧力がフランジ傾斜面２１にかかったとき、その勾配のとり方によってフランジ部２０にかかる加圧力は変動する。すなわち、溶接のはじめに直下の加圧力がかかったとき、その作用するところが傾斜するフランジ傾斜面２１であるため、作用する加圧力の大きさは傾斜面２１の勾配によって変化する。しかし、溶接の進行にしたがって、傾斜面２１の傾斜面勾配によって加圧力として溶接に加わる力が変化し、勾配が減少するにしたがって直下型の加圧力として増加して作用する。このため、溶接初期の直下の加圧力と電流はそのままかかることがなく、溶接部の体積膨脹は緩和され、ナット部の剥離が起こることがない。さらに溶接の進行にともなって傾斜面２１が破壊されることもあって、加圧力はそのまま作用するようになり、溶接部が溶融して所謂ナゲットが序々に拡大して形成され、良好な溶接継手が得られる。
【００３７】
このところから、勾配は２０〜３５°程度が好ましい。２０°以下になると初期の体積膨脹の防止が不十分になり、３５°をこえると、かえって、電極のすべりによって加圧力や通電が損なわれる。
【００３８】
また、表面に傾斜面３１が構成されるフランジ部２０の裏面に少なくとも一つの突起部３０が設けられ、この突起部３０は好ましくは三角台状断面のブロック体として構成する。突起部３０の一部に平坦な台座面３２を形成し、これらを一体として三角台状のブロック体として構成する。すなわち、各突起部３０はフランジ部２０と一体になって三角台形状の断面のブロック体となって、個々の突起部３０の２つの傾斜面３１、３１はともに軸心に向って交わるように構成され、交わった２つの傾斜面３１、３１の交鎖部分に平坦な台座面３２が形成されている。（このところは図１で点線で示されている）また、この２つの傾斜面３１と平坦な台座面３２とによってブロック体の表面が区画されて三角台状が構成される。このような形状に構成される一方、フランジ部２０の表面は外周に向って下向きに傾斜する傾斜面３１として構成され、上部電極による加圧力は図３に示すように傾斜面３１で受けられる。
【００３９】
このために、図３で矢印方向から下向きの加圧力をうけて溶接のときに初期ではくさびの原理でフランジ部２０や突起部３０には直下の加圧力が加わると共に傾斜面３１に沿って加熱された溶接部が流れる一方、鋼板４０の表面に結合して溶接される。
【００４０】
また、ナット本体１０の底面にはナット本体１０と共通の軸心をもつ案内ガイド５０を一体に設ける。案内ガイド５０は鋼板４０上の所定の位置に溶接ナット１００を位置決めするためのものであって、とくに被溶接材の鋼板４０の上に予め取付孔４１が形成されている場合に有効である。しかし、鋼板４０によっては予め取付孔４１が形成されていなくとも、鋼板４０と電極との間の相対的位置制御を行なうようにすれば十分であり、この場合には必ずしも案内ガイド５０を取付ける必要がない。
【００４１】
また、案内ガイド５０はフランジ部２０の裏面に設けた各突起部３０の平坦な台座面３２より長く突出する。すなわち、台座面３２は図３のとおり、鋼板４０の表面に着座し、所謂プロジェクションを形成し、この台座面３２によって加圧力および電流の集中によりプロジェクション溶接を達成する。したがって、台座面３２をあまり大きくとることは好ましくないが、あまり小さいと先にのべたところが失なわれる。この意味で、その巾は少なくとも０．８ｍｍ程度又はそれ以上（好ましくは３ｍｍ）程度とする。
【００４２】
また、案内ガイド５０は円環状に構成する。この意味はプロジェクション溶接時に起こるスパッタ−の発生やそのねじ面への付着を防止するには、円環状にするのが好ましいからである。
【００４３】
また、案内ガイド５０と各突起部３０との間に環状凹部６０を形成する。この環状凹部６０はナット本体１０の周囲を案内ガイド５０によって囲むとともに環状凹所６０によって囲み、溶接時のスパッタのねじ面への付着を防止するためである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は鋼板などの上にナットなどを取付ける場合のほか、ねじ、ボルトの取付けにも広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一つの実施例に係る溶接ナットの平面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図３】図１および図２に示す溶接ナットを鋼板などのプレ−ト上に溶接する際の説明図である。
【図４】従来例の一つの溶接ナットの説明図である。
【図５】従来例の他の一つの溶接ナットの説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ナット本体
２０  フランジ部
２１  フランジ傾斜面
３０  突起部
３１  傾斜面
３２  台座面
４０  鋼板
４１  取付孔
５０  案内ガイド
６０  環状凹部
１００  溶接ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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